重疊布置泄水建筑物脈動壓力特性大渦模擬研究.pdf

1、水流脈動壓力是導致水工建筑物振動、空蝕空化以及河床沖刷等的重要因素。泄水建筑物的水流流速高、紊動強烈,水流脈動壓力的形成機理及其幅值、時空相關特性和頻域特性的變化規(guī)律都十分復雜,揭示泄水建筑物水流的脈動壓力特性一直是工程水力學研究的熱點課題。重疊布置泄水建筑物的水流流態(tài)尤其復雜,其脈動壓力特性與消力池底板和導墻的安全密切相關,目前相關研究還極少。本文采用大渦數(shù)值模擬與試驗研究相結合的方法開展重疊布置泄水建筑物脈動壓力特性的系統(tǒng)研究,取得

2、的主要研究成果如下:
　　1、基于Navier-Stokes方程推導而來的脈動壓力Possion方程,進一步揭示脈動壓力產(chǎn)生機理,提出了脈動流速、流速梯度、渦量脈動等脈動壓力影響因素的定量分析方法。
　　2、建立重疊布置泄水建筑物紊流大渦模擬模型,其數(shù)值計算結果與試驗數(shù)據(jù)吻合程度較好,說明建立的重疊布置泄水建筑物紊流大渦模擬模型和數(shù)值計算方法是合理可行的。
　　3、根據(jù)數(shù)值模擬計算結果與試驗數(shù)據(jù),分析重疊布置泄水建筑物

3、壩面隔墻脈動壓力的垂向分布規(guī)律。發(fā)現(xiàn)脈動壓力沿垂向上分布規(guī)律為:表孔隔墻上部脈動壓力強度最高,中孔則表現(xiàn)為隔墻中部脈動壓力強度最高。
　　4、針對表、中孔隔墻脈動壓力垂向分布規(guī)律特性,本文對數(shù)值模擬計算結果做進一步分析研究,找到脈動壓力影響因素為脈動流速、流速梯度以及渦量脈動。進而提出重疊布置泄水建筑物表孔隔墻脈動壓力主要受渦量脈動自身作用的影響,而中孔脈動壓力除了受脈動流速和流速梯度綜合作用影響之外還要受渦量脈動的自身作用影響。